UNIVERSIDAD AGRARIA DE LA HABANA Fructuoso Rodríguez Pérez Facultad de Agronomía

1. UNIVERSIDAD AGRARIA DE LA HABANAFructuoso Rodríguez PérezFacultad de Agronomía Tesis en opción al título de Master en Agroecología y Agricultura Sostenible. Identificación de especies botánicas que se desarrollan en un agroecosistema contaminado con elementos metálicos y sus potencialidades en la fitorremediación. Autor: Ing. Nadia Quevedo Pinos Tutor: Dr. Ramiro Valdés Carmenate. MSc.Angel Lamothe. -2006-

2. INTRODUCCIÓN

3. El área objeto de estudio, ubicada frente a la empresa de cerámica blanca “Adalberto Vidal”, la cual por más de 45 años y de manera continua ha vertido sus desechos en dicha área, esta empresa está ubicada en la circunscripción #25 consejo popular Jamaica, Municipio San José de las Lajas, Provincia Habana, la cual ha sido reportada por el CEDAR (2004) como un foco contaminante de la zona, con un gran asentamiento industrial y poblacional, detectándose el vertimiento indiscriminado de grandes volúmenes de lodos y aguas residuales por parte de las industrias, población e instituciones científicas que provocan en muchas ocasiones daños irreparables en los ecosistemas. Para remediar situaciones como estas surge la Fitorremediación.

4. Problema: La continua acumulación de desechos contaminantes con elevada concentración de metales pesados sobre el suelo, sobrepasa la capacidad natural de regeneración del ecosistema produciendo un efecto negativo sobre las especies vegetales, animales y el hombre. Hipótesis: La existencia de plantas que se desarrollan sobre suelos contaminados, contribuiría a la selección de aquellas especies promisorias en cuanto a su capacidad acumuladora de metales pesados para ser utilizados en la fitorremediación.

5. Objetivo General üRealizar un inventario Botánico de las especies vegetales endémicas del área en estudio, considerando las posibles fuentes de contaminación del sitio seleccionado. Objetivos Específicos üDescribir las materias primas utilizadas por la fuente emisora de desechos y relacionarlas con el contenido de estas en el suelo y tejidos vegetales. üCaracterizar las especies de plantas presentes en el área en estudio, evaluando los niveles de acumulación de metales pesados en las hojas de las mismas. üAnalizar el efecto de los posibles contaminantes sobre el ecosistema.

6. MATERIALES Y MÉTODOS

7. Municipio San José de las Lajas. Población:67 019 habitantes. 7 consejos populares . CEDAR (2004), registra 9 focos contaminantes:

8. Selección del área a estudiar. Métodos participativos basados en: • Análisis periódicos. • Ejecución de un Taller Territorial sobre Biorremediación. • Visita a diferentes zonas del municipio. • Intercambio entre los participantes a partir de las propias experiencias profesionales.

9. Caracterización de la fuente contaminante(Empresa de cerámica blanca “Adalberto Vidal”). • Mediante visitas y talleres con la participación de directivos, especialistas y trabajadores. • Obtención de información sobre materia prima y productos químicos.

10. Caracterización del área en estudio: • Características topográficas del terreno. • Características físico-químicas del suelo¹ • Observación de la vegetación existente en la zona de vertimientos. • Características climatológicas según información facilitada por la Estación Meteorológica de Tapaste. 1. Guzmán, A. 2006 Comunicación personal.

11. Área de referencia. Área con las mismas características edafoclimáticas del área en estudio y libre de la influencia de los desechos de la empresa cerámica, ubicada en los terrenos pertenecientes a la finca “La Asunción, a 500 m. de la carretera que comunica San José de las Lajas con la autopista nacional.

12. Identificación botánica de las especies vegetales. üPrimera época de muestreo (Periodo seco): Abril del 2005. üSegunda época de muestreo (Periodo lluvioso): Junio del 2005. üTercera época de muestreo (Periodo seco-frío): Noviembre del 2005. üCuarta época de muestreo (Periodo seco-frío): Enero del 2006.

13. 9 Especies del Primer Muestreo 60 °C Por 4 dias Secar Estufa Macroelementos Y Metales Pesados Caracterización Botánica. Métodos de Análisis Químico. Mediante extracciones de DTPA-TEA, en soluciones mineralizantes por Espectrometría de Absorción Atómica en Plasma (ICP-AES, Liberty RL, Varian) y en soluciones de agua por Espectrometría Electrotérmica de Absorción Atómica (ETAAS, Zeeman 220, Varian). Determinación de:

14. Caracterización botánica de las nueve especies seleccionadas. Recolección minuciosa Las cuales se identificarón en el departamento de botánica de la UNAH. Una vez identificadas se utilizó el Tratado de Botánica de Strasburger et al., (1978), Pastos y Forrajes del ICA, (1983), Apuntes sobre la Flora y la Fauna de la Península de Pastelillo, (1999).

15. RESULTADOS Y DISCUSIÓN

16. Área a estudiar.

17. Caracterización de la Fuente Contaminante (Empresa de cerámica blanca “Adalberto Vidal”). E 1 2 3 FITOPLANT

18. Semisólidos-barros. Líquidos FITOPLANT

19. Materia prima utilizada por la Empresa de cerámica blanca: • Arcillas y Caolines (de diferentes provincias del país). Con contenido de metales pesados en forma de óxidos. • Óxidos resistentes a elevadas temperaturas (Al2O3, ZrO2). • Azul de metileno. • Otros elementos como el Calcio, Magnesio y Sodio. Que constituyen contaminantes potenciales cuando son arrojados al medio ambiente.

20. Caracterización del área en estudio.

21. sustrato FITOPLANT Visualmente se determinó que el material sobre el cual se desarrolla la vegetación no se corresponde con un suelo originado por acciones naturales.

22. pH 7,3 (0-20 cm.) Básico 7,7 (>20 cm.) M.O 3,07% (0-20 cm.) 2,7% (>20 cm.)Mediano Características físico químicas del sustrato del área en estudio. Según, Gliessman, (2002) y Rotkittikhun (2006) permiten un normal desarrollo de la vegetación.

23. Con concentraciones por encima de los estándares establecidos como aceptables según Olivares (2000). Con una notable tendencia aumentar la concentración en la profundidad especialmente el Calcio y el Magnesio lo que podría estar relacionado con un proceso de lixiviación, según Gliessman, (2002). Elementos metálicos determinados en el sustrato del área en estudio. • Cd • Fe • Mn • Ni • Ca • Mg

24. Identificación de las especies vegetales colectadas en el área en estudio.

25. Especies identificadas en el primer muestreo (Abril de 2005).

26. Especies identificadas durante el segundo muestreo (Junio de 2005).

27. Especies identificadas durante el tercer muestreo (Noviembre de 2005).

28. Especies identificadas durante el cuarto muestreo (Enero de 2006).

29. Abril, 2005 Junio, 2005 FITOPLANT

30. Especies que se mantuvieron a lo largo de los cuatro muestreos: Glycine habanica L. (Fabaceae). Acacia farnesiana L. (Willd) (Mimosaceae). Dichantium caricosus L. Pers. Cynodon dactylon L. Pers. (Poaceae). Cynodon nlemfluencis L. Vender, Rivea corymbosa L. Hall. (Convolvulaceae). Bursera sumaruba lin.(Burseraceae). Typha dominguensis (Pers). Kunth. (Typhaceae). Especies que tienen la característica de ser de ciclo perenne, y ser propias de áreas con poca intervención humana (Pérez y Rodríguez, 1981).

31. 32 especies Asteraceae Solanaceae Poaceae 22 familias

32. Caracterización de las especies seleccionadas. Análisis Químicos. • Syngonium pedalatum Lin.(Araceae). • Glycine habanica Lin.(Fabaceae). • Verbesina alata Lin.(Asteraceae) • Cyperus gigantus Lin. (Cyperaceae). • Acacia farneciana Lin.Pers (Mimosaceae). • Ipomoea triloba Lin.(Convolvualceae). • Cynodon dactylon L. Pers.(Poaceae). • Lipidium virginicum Lin. (Cruciferaceae). • Typha dominguensis Pers Kunth. (Typhaceae).

33. ppm ppm ppm ppm ppm Concentración Fracción fina suelo. Mn: 519,6 ppm Fe: 17 251 ppm. Ni: 52,6 ppm. Ca: 14 058 ppm Mg. 4 562 ppm Concentraciones normales en tejido Mn: 20-700 ppm. Fe: 70-700 ppm. Ni: 20-30 ppm. Ca: 5 ppm. Mg: 2 ppm.

34. A pesar de las elevadas concentraciones de macroelementos (Ca y Mg) no se detectaron afectaciones en el desarrollo de la vegetación en el área en estudio, lo que nos da el indicio de la existencia de algún mecanismo para tolerar estos elevados niveles. Pudiendo estar relacionada esta concentración de Calcio en tejido con la detectada en la fracción fina del sustrato, que al aumentar el pH del mismo disminuye la biodisponibilidad de los elementos para las especies vegetales.

35. Las familias Asteraceae, Cyperaceae Poaceae, Fabaceae y Typhaceae presentan mayores concentraciones para los elementos analizados, las mismas reportadas como familias con características específicas para desarrollarse en suelos con elevadas concentraciones de elementos traza.

36. Teniendo en cuenta las características físicoquímicas del sustrato del área en estudio y surelación con los contenidos de sustanciasquímicas tóxicas se evidencia que sobre dichosustrato se desarrolla de manera normal unavegetación perenne.

37. Situación que se debe tener en cuenta pues muchas de estas especies son consideradas con usos medicinales entre la población o como pastos para los animales.

38. CONCLUSIONES

39. El suelo del área en estudio se encuentra visiblemente afectado por el vertimiento de los residuales de la empresa cerámica, posee evidentes modificaciones físicas en la capa superficial, apreciándose un sedimento de color gris metálico, que la vegetación existente ha tomado como sustrato desarrollandose de manera aparentemente normal. • El estado general de la flora durante los muestreos de Abril (2005), Noviembre (2005), y Enero (2006) fue bastante marchito. Mientras que para el mes de Junio (2005), se apreció con un estado general de mayor desarrollo, caracterizado por el inicio del período lluvioso.

40. Se identificaron un total de 32 especies agrupadas en 22 familias que crecen sobre un sustrato con elevado contenido de sustancias contaminantes, manteniéndose a lo largo de los cuatro muestreos las especies Glycine habanica Lin, Acacia farnesiana L. (Willd), Dichantium caricosus L.Pers., Cynodon dactylon L. Pers., Cynodon nlemfluencis L. Vender, Panicum maximum Jacq., Rivea corymbosa (L) Hall, Bursera sumaruba y Typha dominguensis (Pers). Kunth., de las familias botánicas Fabaceae, Mimosaceae, Poaceae, Convolvulaceae, Burseraceae y Typhaceae, respectivamente; lo cual está relacionado con las características perennes de estas especies.

41. En el caso de lo elementos metálicos Níquel y Magnesio, la concentración en las hojas superó los estándares reportados como normales; siendo de particular importancia la especie Typha dominguensis Pers Kunth, la cual presentó una de las mayores concentraciones para Manganeso, existiendo antecedentes sobre su capacidad acumuladora. Para el caso del Calcio las especies Syngonium pedalatum L., Verbesina alata L., Lepidium virginicum L., Glycine habanica L., y Acacia farnesiana L., se comportan con características acumuladoras. • Todas las especies botánicas identificadas se emplean por la población con fines medicinales o para el pastoreo de animales, por lo que los niveles de elementos metálicos detectados (Ni, Mg, Ca), podrían traer consigo serias afectaciones en la seguridad alimentaria de la comunidad.

42. RECOMENDACIONES

43. Realizar un taller donde sean analizados con los actores sociales, los resultados obtenidos con vistas a tomar las medidas correspondientes. • Continuar las investigaciones encaminadas a repetir la composición de la vegetación y la determinación de la concentración de metales pesados en los tejidos de todas las plantas identificadas para en el futuro aplicar técnicas de fitorremediación.

44. Fin.

45. Empresa de cerámica blanca “Adalberto Vidal” FITOPLANT Esta empresa lleva 45 años de explotación y su producción esta orientada a la elaboración de muebles sanitarios blancos.

46. FITOPLANT Sistema de evacuación de residuos líquidos y lodos provenientes de las calderas y la cocina, conformados por una trampa, que está dividida en tres secciones, donde se observó claramente la presencia abundante de residuos líquidos y lodos compuestos por petróleo, aceite, y sedimentos

47. FITOPLANT Segunda sección de la Trampa por donde pasan los residuales líquidos y sólidos hacia un canal.

48. FITOPLANT Ultima sección de la trampa, donde las aguas y demás residuos van a dar hacia el área en estudio.

49. FITOPLANT Colinda con viviendas cercanas al lugar que poseen áreas destinadas al autoconsumo, sirviendo además de zona de pastoreo.